Неодимовият оксид има широк спектър от приложения в областта на оптиката, главно поради уникалните си оптични свойства. Той е важна суровина при получаването на лазерни материали, а получените кристали от неодимов оксид имат високо лазерно напречно сечение и дълъг живот. Тези свойства правят неодимовия оксид идеален за производство на оптични устройства като лазери и оптични усилватели.
Неодимовият оксид се използва и за производството на неодимови стъкла. Неодимовите йони в това стъкло са от решаващо значение за генерирането на високоенергийни лазери, като значително усилват слабата лазерна енергия. Това го прави една от най-мощните налични лазерни медии, способна да генерира най-високата енергия на Земята. Неодимовото стъкло играе жизненоважна роля в лазерните приложения в научните изследвания, индустрията и други области, включително лазерно рязане и лазерно заваряване.
В допълнение, неодимовият оксид се използва за създаване на специални оптични лещи, които филтрират специфични дължини на вълните на светлината. Тези лещи обикновено се намират в лазерни приложения, като скенери за баркод, медицинско оборудване и лазерни показалки.
Освен това легираните с неодим фосфори имат значителни приложения в оптиката. Когато се възбуждат от специфични дължини на вълните или енергийни източници, тези луминофори излъчват светлина и се използват широко в производството на висококачествени телевизионни екрани, компютърни дисплеи и флуоресцентни лампи. Те спомагат за създаването на ярки, ярки ефекти на дисплея, като същевременно поддържат енергийна ефективност.